《增材制造結(jié)構(gòu)成型尺寸工業(yè)CT測(cè)量方法》征求意見稿

ICS19.100

J04

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMXXXXX-201X

增材制造結(jié)構(gòu)成型尺寸工業(yè)CT測(cè)量方法

Computedtomographyindimensionalmeasurement

ofadditivelymanufacturedparts

201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施

中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMXXXXX-2019

增材制造結(jié)構(gòu)成型尺寸工業(yè)CT測(cè)量方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)CT檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于增材制造結(jié)構(gòu)成型尺寸測(cè)量的一般要求、工藝技術(shù)要求及系

統(tǒng)性能控制要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于增材制造結(jié)構(gòu)尺寸的工業(yè)CT測(cè)量方法。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T12604.2無損檢測(cè)術(shù)語射線檢測(cè)

GB/T12604.12無損檢測(cè)術(shù)語工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)檢測(cè)

GB/T18779.1產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)工件與測(cè)量設(shè)備的測(cè)量檢驗(yàn)第1部分：按規(guī)范檢驗(yàn)合格

或不合格的判定規(guī)則

GB18871電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)

GB/T29067無損檢測(cè)工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)圖像測(cè)量方法

GBZ117工業(yè)X射線探傷放射防護(hù)要求

GJB5312工業(yè)射線層析成象(CT)檢測(cè)

JJF1001通用計(jì)量術(shù)語及定義

JJF1059.1測(cè)量不確定度評(píng)定和表示

3術(shù)語和定義

GB/T12604.2、GB/T12604.12、GB/T18779.1、GJB5312、JJF1001和JJF1059.1界定的以及下列術(shù)

語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1壁厚wallthickness

測(cè)量輪廓線上的特征點(diǎn)或特征區(qū)域在尺寸條件（法線或內(nèi)切圓等）約束下獲得的幾何量（線段長度

或內(nèi)切圓直徑等），即輪廓線間的相對(duì)距離。

3.2測(cè)量元素geometricalelementofmeasurement

尺寸測(cè)量特征涉及的幾何元素，如線段或內(nèi)切圓等。

3.3體素voxel

工業(yè)CT圖像的最小組成單元，各體素點(diǎn)的灰度值不同構(gòu)成明暗不同的數(shù)字圖像。

4一般要求

1

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4.1工業(yè)CT檢測(cè)人員

4.1.1工業(yè)CT檢測(cè)人員應(yīng)在從業(yè)前、從業(yè)后和從業(yè)期間的每年進(jìn)行一次體檢，其健康狀況應(yīng)符合GBZ

98的規(guī)定。

4.1.2從事工業(yè)CT檢測(cè)的人員應(yīng)按無損檢測(cè)人員資格鑒定的相關(guān)要求或相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)資格鑒定，

取得相應(yīng)的技術(shù)資格等級(jí)證書，并從事與專業(yè)技術(shù)資格等級(jí)相適應(yīng)的工作。

4.1.3當(dāng)委托方有特殊要求時(shí)，檢測(cè)人員應(yīng)依據(jù)客戶要求取得符合相關(guān)資格認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的資質(zhì)。

4.2設(shè)施與環(huán)境條件

4.2.1檢測(cè)場(chǎng)所

4.2.1.1工業(yè)CT檢測(cè)場(chǎng)所應(yīng)干凈、整潔，并有良好的通風(fēng)及照明設(shè)施。放射防護(hù)條件應(yīng)符合GB18871

和GBZ117的有關(guān)規(guī)定。溫度和濕度應(yīng)符合設(shè)備安裝條件要求。

4.2.1.2工業(yè)CT檢測(cè)場(chǎng)所應(yīng)配備警告燈及安全聯(lián)鎖裝置。

4.2.2控制場(chǎng)所

4.2.2.1工業(yè)CT控制場(chǎng)所應(yīng)安裝監(jiān)視裝置，以便從控制場(chǎng)所觀察掃描場(chǎng)所的情況。

4.2.2.2工業(yè)CT控制場(chǎng)所應(yīng)整潔、安靜，通風(fēng)良好，不應(yīng)有在計(jì)算機(jī)屏幕上引起反射的外來背景光。

4.3設(shè)備與器材

4.3.1射線源

4.3.2.1根據(jù)零件的材料、厚度、外形等因素確定所需射線源種類及參數(shù)，可采用X射線機(jī)或電子直線

加速器。

4.3.2.2射線源焦點(diǎn)尺寸應(yīng)盡可能的小，焦點(diǎn)尺寸越小、圖像分辨率越高，對(duì)檢測(cè)圖像質(zhì)量影響越大。

4.3.2探測(cè)器

射線探測(cè)器的每個(gè)采樣點(diǎn)至少應(yīng)具有16位灰度等級(jí)，更高的灰度等級(jí)能夠有更大的靈敏度以區(qū)分

細(xì)微信號(hào)的差別。

4.3.3軟件

4.3.3.1CT系統(tǒng)軟件至少應(yīng)包括以下功能：窗寬/窗位調(diào)整、圖像局部放大、任意位置灰度值讀取、尺

寸測(cè)量、添加標(biāo)注等。

4.3.3.2應(yīng)具備以不損失圖像信息的格式存儲(chǔ)數(shù)字圖像的功能。

4.4檢測(cè)工藝卡或規(guī)程

4.4.1對(duì)增材制造零件，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)要求編制工業(yè)CT尺寸測(cè)量工藝卡或規(guī)程，工藝卡或規(guī)程應(yīng)至少包

括以下內(nèi)容：

a)零件名稱、零件類別、材料牌號(hào)；

b)用工件草圖或照片表示出工業(yè)CT掃描的位置；

c)射線源類型及曝光參數(shù)設(shè)置；

d)放大比、切片厚度、濾波板材料及厚度；

e)探測(cè)器校準(zhǔn)方法；

f)設(shè)備型號(hào)、檢測(cè)參數(shù)；

g)重建軟件名稱及重建參數(shù)；

2

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h)圖像處理方法；

i)零件圖像的表面確定方法；

j)依據(jù)的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；

k)簽署及其他認(rèn)為必要的事項(xiàng)。

4.4.1檢測(cè)工藝卡或規(guī)程應(yīng)由II級(jí)及以上人員編制，并經(jīng)III級(jí)人員審核或批準(zhǔn)。工藝卡或規(guī)程格

式可根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)自行設(shè)計(jì)。

5工藝技術(shù)要求

5.1X射線參數(shù)的選擇

5.1.1為了提高CT圖像的信噪比，X射線管電壓應(yīng)盡可能低。

5.1.2在射線穿透能力允許的條件下，應(yīng)盡可能選用小焦點(diǎn)，以減少幾何不清晰度。

5.1.3如果被測(cè)物體成像過程中產(chǎn)生了明顯的射束硬化偽影，應(yīng)選用合適的濾波片減小射線等效波長。

5.1.4積分時(shí)間應(yīng)能保證圖像質(zhì)量有足夠的信噪比，增加積分時(shí)間能夠降低噪聲水平。

5.1.5如果增材制造結(jié)構(gòu)由于散射線產(chǎn)生明顯偽影，宜考慮進(jìn)行散射線校正。

5.2投影數(shù)量

投影數(shù)量應(yīng)確保使視場(chǎng)圓周上的投影間距略微小于探測(cè)器孔徑。

5.3圖像重建

5.3.1重建范圍應(yīng)大于被測(cè)物體的最大斷面。重建半徑和矩陣規(guī)模的選取，應(yīng)使重建像素尺寸不大于探測(cè)

器孔徑的二分之一。

5.3.1選擇重建參數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)測(cè)量精度需求，考慮空間分辨率和重建效率。

5.4尺寸測(cè)量

5.4.1測(cè)量原理

尺寸測(cè)量是通過CT圖像獲取由被測(cè)物體表面約束的測(cè)量元素尺寸的過程，測(cè)量元素在圖像中所占據(jù)的

體素?cái)?shù)量和體素尺寸的乘積表示被測(cè)物體結(jié)構(gòu)尺寸的大小，見公式（1）：

=…………………（1）

式中：

?????????????????????????????????????????

——結(jié)構(gòu)尺寸，單位為毫米（mm）；

——測(cè)量元素在圖像中所占據(jù)的體素?cái)?shù)量；

????????????

——像素尺寸，單位為毫米（mm）。

????

5.4.2測(cè)量方式

????????????????????????

進(jìn)行測(cè)量前需確認(rèn)圖像是否存在射束硬化偽像及散射線偽像。如果存在偽像，需調(diào)整檢測(cè)工藝消除偽

像。若偽像無法完全消除，需確定偽像對(duì)測(cè)量精度的影響。

測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)量要求確定壁厚測(cè)量元素、測(cè)量部位，并選擇合適的測(cè)量軟件進(jìn)行圖像測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)

量。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，主要采用人工測(cè)量、半自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量三種測(cè)量方式。

測(cè)量流程見圖1。

3

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開始

被測(cè)零件

測(cè)量要求

設(shè)備準(zhǔn)備

幾何布置

DR成像

CT掃描

圖像重建

CT圖像

測(cè)量分析

圖1檢測(cè)工藝流程圖

5.4.2.1人工測(cè)量

測(cè)量軟件應(yīng)具備CT值或灰度分析等功能，以拉線等形式標(biāo)注測(cè)量部位，推薦按GB/T29067根據(jù)灰度變

化曲線采用半高寬法測(cè)量結(jié)構(gòu)尺寸。

5.4.2.2半自動(dòng)測(cè)量

測(cè)量軟件應(yīng)具備邊緣檢測(cè)、壁厚測(cè)量元素創(chuàng)建和定位、自動(dòng)計(jì)算或擬合等功能。推薦采用全局邊緣檢

測(cè)，以拉線、內(nèi)切圓等方式標(biāo)注測(cè)量部位或標(biāo)注測(cè)量區(qū)域，軟件自動(dòng)完成結(jié)構(gòu)尺寸測(cè)量。

5.4.2.3自動(dòng)測(cè)量

自動(dòng)測(cè)量過程為坐標(biāo)測(cè)量過程，應(yīng)通過CT圖像獲取增材制造結(jié)構(gòu)輪廓的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行

測(cè)量分析。測(cè)量軟件應(yīng)具備邊緣檢測(cè)、坐標(biāo)分析、測(cè)量元素的創(chuàng)建和定位、測(cè)量元素計(jì)算或擬合、零件對(duì)

齊、宏編程或其他適用于自動(dòng)處理的功能。

5.4.4測(cè)量極限

5.4.4.1系統(tǒng)尺寸測(cè)量極限

4

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通過厚度標(biāo)準(zhǔn)試塊測(cè)量系統(tǒng)邊擴(kuò)散函數(shù)，計(jì)算線擴(kuò)散函數(shù)，確定系統(tǒng)尺寸測(cè)量極限。

5.4.4.2表面確定方法

對(duì)于厚度大于線擴(kuò)散函數(shù)擴(kuò)展寬度的結(jié)構(gòu)，可采用半高寬法或最大灰度梯度法確定結(jié)構(gòu)表面。對(duì)于厚

度小于線擴(kuò)散函數(shù)擴(kuò)展寬度且大于系統(tǒng)尺寸測(cè)量極限的結(jié)構(gòu)，宜采用最大灰度梯度法確定結(jié)構(gòu)表面。對(duì)于

厚度小于系統(tǒng)尺寸測(cè)量極限的結(jié)構(gòu)，推薦采用對(duì)比試塊確定表面位置對(duì)應(yīng)灰度。

5.5測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)

5.5.1測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)原理

測(cè)量不確定度評(píng)估是在與實(shí)際測(cè)量相同的條件下用相同方法完成的一系列測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與已校準(zhǔn)工

件校準(zhǔn)值的差值用于測(cè)量不確定度評(píng)估。

5.5.2測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)條件

測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)需要滿足如下相似條件的要求：

a)測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)過程中使用的已校準(zhǔn)工件與實(shí)際測(cè)量的工件在材料的射線衰減性質(zhì)、尺寸形狀

方面相似；

b)測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)的測(cè)量程序和實(shí)際測(cè)量程序相似；

c)測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)的環(huán)境條件和實(shí)際測(cè)量時(shí)相似。

5.5.3測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)方法

測(cè)量不確定度的評(píng)估方法依據(jù)JJF1059.1中GUMB類評(píng)定方法。

5.5.4測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)影響因素

測(cè)量不確定度的主影響因素如下：

a)測(cè)量過程；

b)已校準(zhǔn)工件的校準(zhǔn)不確定度；

c)被測(cè)工件的變化（形狀偏差、熱膨脹系數(shù)、致密性和表面結(jié)構(gòu)的變化）；

d)系統(tǒng)誤差。

5.5.5測(cè)量不確定度計(jì)算

測(cè)量擴(kuò)展不確定度U的計(jì)算見公式（2）：

2222

=cal+p+w+b………………（2）

其中：??????????????????????????

cal按公式（3）計(jì)算：

????=cal…………（3）

calk

????

p按公式（4）計(jì)算：????

1

????=n()2…………………（4）

pn1i=1i

其中：??????∑??????????

按公式（5）計(jì)算：

1

?????=n………（5）

ni=1i

若測(cè)試的零件或測(cè)量組不止一個(gè)，按公式（6）計(jì)算?????u∑p：????

5

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1

=m2………（6）

pmj=1p,j

重復(fù)測(cè)量未校準(zhǔn)工件計(jì)算測(cè)量平均值，并與工件校準(zhǔn)值進(jìn)行比較，二者相減得到?????∑????系統(tǒng)誤差，即按公式

（7）計(jì)算：

=………（7）

????

當(dāng)系統(tǒng)誤差過大時(shí)可采用替代測(cè)量法對(duì)測(cè)量結(jié)果予以修正，測(cè)量結(jié)果以=y±的形式表示。

??????????????????????????

按公式（8）計(jì)算：

w?????????????

2=2+2++2………………（8）

????ww1w2wn

其中：

?????????????????

熱膨脹系數(shù)對(duì)不確定度的貢獻(xiàn)w1，按公式（9）計(jì)算：

=(20°C)…………………（9）

????w1

按公式（10）計(jì)算：

b??????????????α?????

=(20°C)…………………（10）

????b

5.6數(shù)據(jù)存儲(chǔ)??????????????α?????

5.6.1圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

5.6.1.1應(yīng)保存重建CT圖像的投影數(shù)據(jù)、重建技術(shù)參數(shù)及用于測(cè)量的CT圖像。

5.6.1.2用于重建CT圖像的投影數(shù)據(jù)應(yīng)以RAW、TIFF、DICOM、DICONDE格式或CT系統(tǒng)軟件自帶格式存儲(chǔ)。

5.6.1.3重建技術(shù)相關(guān)參數(shù)應(yīng)隨圖像數(shù)據(jù)一同保存或采用文本格式文件等方式單獨(dú)存儲(chǔ)。

5.6.1.4用于測(cè)量的CT圖像應(yīng)以RAW、TIFF、DICOM或DICONDE格式或CT系統(tǒng)軟件自帶格式存儲(chǔ)，不允許

以BMP、JPG等壓縮格式存儲(chǔ)。

5.6.2測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

5.6.2.1尺寸的測(cè)量結(jié)果應(yīng)以表格或圖像的方式存儲(chǔ)。

5.6.2.2測(cè)量結(jié)果應(yīng)同測(cè)量位置一起保存，并記錄在CT圖像上或以文本格式文件等方式單獨(dú)保存。

5.7過程控制

5.7.1探測(cè)器校準(zhǔn)

應(yīng)根據(jù)工業(yè)CT制造商建議的程序校準(zhǔn)探測(cè)器。探測(cè)器應(yīng)使用背景圖像（無射線）和至少一個(gè)增益圖

像（X射線打開并均勻曝光）進(jìn)行校準(zhǔn)。如果曝光條件發(fā)生顯著變化，應(yīng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)。

5.7.2像素尺寸校準(zhǔn)

應(yīng)根據(jù)工業(yè)CT制造商建議的程序校準(zhǔn)像素尺寸。像素尺寸應(yīng)使用經(jīng)過尺寸計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)。

如果放大比發(fā)生顯著變化，應(yīng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)。

5.7.3圖像質(zhì)量

圖像質(zhì)量用空間分辨率、密度分辨率、信噪比予以描述。應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)試圖像質(zhì)量。

5.8檢測(cè)記錄

檢測(cè)記錄可根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)自行設(shè)計(jì)，一般包括下列內(nèi)容：

a)檢測(cè)記錄編號(hào)、報(bào)告編號(hào)、工藝卡或規(guī)程編號(hào)；

b)零件名稱、零件類別、圖號(hào)、編號(hào)及數(shù)量；

c)材料牌號(hào)；

d)檢測(cè)圖像編號(hào)、圖像質(zhì)量；

6

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e)評(píng)定結(jié)果；

f)檢測(cè)人員、審核人員及日期等

5.9檢測(cè)報(bào)告

檢測(cè)報(bào)告的格式可自行設(shè)計(jì)。一般包括下列內(nèi)容：

a)送檢單位和日期；

b)受檢件名稱、圖號(hào)、零件號(hào)、爐批號(hào)及數(shù)量；

c)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收要求；

d)檢測(cè)結(jié)果；

e)檢測(cè)、復(fù)核人員和檢測(cè)日期，批準(zhǔn)人和批準(zhǔn)日期；

f)檢測(cè)報(bào)告編號(hào)。

7

T/CSTMXXXXX—2019

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)航空材料領(lǐng)域委員會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)航空材料領(lǐng)域委員會(huì)歸口。

I

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增材制造結(jié)構(gòu)成型尺寸工業(yè)CT測(cè)量方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)CT檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于增材制造結(jié)構(gòu)成型尺寸測(cè)量的一般要求、工藝技術(shù)要求及系

統(tǒng)性能控制要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于增材制造結(jié)構(gòu)尺寸的工業(yè)CT測(cè)量方法。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T12604.2無損檢測(cè)術(shù)語射線檢測(cè)

GB/T12604.12無損檢測(cè)術(shù)語工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)檢測(cè)

GB/T18779.1產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)工件與測(cè)量設(shè)備的測(cè)量檢驗(yàn)第1部分：按規(guī)范檢驗(yàn)合格

或不合格的判定規(guī)則

GB18871電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)

GB/T29067無損檢測(cè)工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)圖像測(cè)量方法

GBZ117工業(yè)X射線探傷放射防護(hù)要求

GJB5312工業(yè)射線層析成象(CT)檢測(cè)

JJF1001通用計(jì)量術(shù)語及定義

JJF1059.1測(cè)量不確定度評(píng)定和表示

3術(shù)語和定義

GB/T12604.2、GB/T12604.12、GB/T18779.1、GJB5312、JJF1001和JJF1059.1界定的以及下列術(shù)

語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1壁厚wallthickness

測(cè)量輪廓線上的特征點(diǎn)或特征區(qū)域在尺寸條件（法線或內(nèi)切圓等）約束下獲得的幾何量（線段長度

或內(nèi)切圓直徑等），即輪廓線間的相對(duì)距離。

3.2測(cè)量元素geometricalelementofmeasurement

尺寸測(cè)量特征涉及的幾何元素，如線段或內(nèi)切圓等。

3.3體素voxel

工業(yè)CT圖像的最小組成單元，各體素點(diǎn)的灰度值不同構(gòu)成明暗不同的數(shù)字圖像。

4一般要求

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